JPS642783B2 - - Google Patents

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JPS642783B2
JPS642783B2 JP58214784A JP21478483A JPS642783B2 JP S642783 B2 JPS642783 B2 JP S642783B2 JP 58214784 A JP58214784 A JP 58214784A JP 21478483 A JP21478483 A JP 21478483A JP S642783 B2 JPS642783 B2 JP S642783B2
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JP
Japan
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blade angle
shaft
gear
angle control
main shaft
Prior art date
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Application number
JP58214784A
Other languages
English (en)
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JPS60108569A (ja
Inventor
Yoshio Mimura
Daisuke Konno
Takashi Oono
Tomohiro Wakukawa
Taizo Azuma
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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Priority to JP58214784A priority Critical patent/JPS60108569A/ja
Publication of JPS60108569A publication Critical patent/JPS60108569A/ja
Publication of JPS642783B2 publication Critical patent/JPS642783B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/14Rotors having adjustable blades
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可動翼を備えた流体機械の翼角制御装
置に関するものである。
翼角制御装置は流体機械の可動翼を取付ける回
転軸中に可動翼駆動のための翼角制御用操作軸を
軸方向移動可能に備えるが、翼角制御用操作軸に
作用する翼角操作力を該回転軸に依つて支持する
ものと回転軸以外の静止物体にて支持するものと
がある。翼角操作力を静止物体にて支持して可動
翼を動作するものは回転軸と前記静止物体との相
互間にこの作用力が働くことになり、この為回転
軸を支持する推力軸受にこの作用力が追加される
為、より大容量の推力軸受にせねばならないとい
う欠点がある。これに対して回転軸にて翼角操作
力を支持するものは回転軸上に翼角制御用操作軸
を作動する手段を備える為、回転軸を支持する推
力軸受に翼角操作力が加わらない。
従来回転軸上で翼角制御用操作軸を作動させる
手段としては一般に回転軸上に回転軸と同芯に油
圧シリンダを設けて油圧シリンダのピストンと翼
角制御用操作軸を連結した如き構成がとられてい
た。しかし、このような油圧駆動装置の場合には
油圧供給装置、翼角制御の為のフイードバツク機
構などを備える必要があり装置は大型複雑化し、
かつ油圧シールの問題があり、翼角一定として運
転中においても油圧を加えておかねばならず運転
経費も少なしとしないものであつた。
それゆえに比較的小型の流体機械の翼角制御に
は機械的駆動装置が用いられることが多い。しか
しながら従来の機械的駆動装置は例えば特公昭58
−6078号公報に記載されている発明のようにすべ
て翼角制御用操作軸の推力を回転軸以外の静止物
体で支持するものである為、回転軸を支持する推
力軸受が大型化するという欠点があつた。また、
従来の翼角制御装置では主原動機とは別の翼角制
御用駆動機を設けていた。そのため別に翼角制御
用駆動機の動力源を必要としていた。
本発明は可動翼を備えた流体機械の翼角制御装
置において上記の欠点を除去する為に油圧を用い
ず、かつ翼角制御用操作軸の推力を回転軸上で支
持する構造の機械的作動手段を提供することを目
的としたものである。
以下、本発明の実施例を図面に従つて説明す
る。第1図は第5図のA−A断面図、第2図は第
6図のB−B断面図、第3図は第1図の一部拡大
図、第4図は第2図の拡大図、第5図は第1図の
C−C断面図、第6図は第1図のD−D断面図、
第7図は第1図、第2図の一部を示す他の実施例
の断面図である。
可動翼を備えた流体機械の中空の主軸1の内部
には翼角制御用操作軸5が軸方向移動自在に挿通
している。この翼角制御用操作軸5には図示され
ないが可動翼に連結された直接の操作部材が係合
される。翼角制御用操作軸5は円板形のクロスヘ
ツド6に嵌入し、かつ翼角制御用操作軸5にねじ
込まれた軸ナツト7に依り固定されている。クロ
スヘツド6の円周上で軸方向の孔に複数の連結棒
8が嵌入し、連結棒8にねじ込まれたナツト9に
依り固定されている。連結棒8はカツプリング1
0を軸方向移動自在に貫通し、カツプリング10
上に軸方向にのみ移動可能に滑入した滑りリング
11に接続されている。滑りリング11は駒12
に対して軸方向移動しないように、かつ回転自在
に軸受13を介して結合されている。
駒12には主軸1と同芯のめねじ12dが切ら
れ、該めねじ12dが主軸1上に固定されたねじ
部材14のおねじ14dと係合している。
ねじ部材14はケーシング類を固設するように
据付けるベース22に固定されたラジアル軸受2
3により半径方向に支持されることにより主軸1
の支持部の一つとなつている。駒12の外周には
主軸1と同芯の平歯車12aが切られており、主
軸1と平行な各翼角操作力伝達軸2,3,4に固
定された平歯車2a,3a,4aとかみ合つてい
る。翼角操作力伝達軸2,3,4は回転自在かつ
軸方向移動しないように軸受15,16を介して
下ケーシング17に支持されている。各翼角操作
力伝達軸2,3,4上には翼角操作力伝達軸2,
3,4と平歯車2b,3b,4bとの連結、切離
しを行なう為の電磁クラツチ2c,3c,4cが
設けられている。
電磁クラツチ2c,3c,4cは公知の構成で
あつて翼角操作力伝達軸2,3,4の夫々にはコ
ア41が固定され、コア41に軸受42を介して
電磁石43が取付けられ電磁石43は図示されな
い部材により下ケーシング17に対して回動しな
いように係止されている。平歯車2b,3b,4
bに固定された外歯付アダプタ44とコア41に
は夫々軸方向移動可能に交互に摩擦板46が係止
されており、摩擦板46を間にしてコア41にア
マチユア45が対向している。電磁石43に通電
することにより摩擦板46は密着して平歯車2
b,3b,4bは翼角操作力伝達軸2,3,4と
一体的となるものである。平歯車2b,3b,4
bは翼角操作力伝達軸2,3,4に対して回転自
在かつ軸方向移動しないように軸受2e,3e,
4eを介して翼角操作力伝達軸2,3,4上に取
付けられている。ねじ部材14の外周には主軸1
と同芯の平歯車14bが切られており、翼角操作
力伝達軸2,3,4上の平歯車2b,3b,4b
とかみ合つている。
平歯車12a,2a,3a,4a,14b,2
b,3b,4bの歯数Z12a,Z2a,Z3a,Z4a
Z14b,Z2b,Z3b,Z4bは Z14b/Z2b×Z2a/Z12a=1 ……(1) Z14b/Z3b×Z3a/Z12a>1 ……(2) Z14b/Z4b×Z4a/Z12a<1 ……(3) となるように設定されている。この実施例の構成
において歯車3a,3bの何れか、歯車4a,4
bの何れかを転位歯車としてこのような歯車比を
得ている。平歯車12aは平歯車2a,3a,4
aとかみ合いながら軸方向に移動するから常時か
み合いを保つ為、平歯車12aの歯幅は平歯車2
a,3a,4aの歯幅よりも大きく軸方向移動量
を考慮した長さとなつている。或は逆に平歯車2
a,3a,4aの歯幅を長くして平歯車12aの
歯幅を強度上必要な長さとしてもよく、更に又第
7図に示すように翼角操作力伝達軸上の平歯車2
a,3a,4aがスプライン等を介して翼角操作
力伝達軸2,3,4上を軸方向にすべるように
し、該歯車2a,3a,4aの両端面に固定した
つば28により、歯車12aの両側面を抱くよう
にしてもよい。また、平歯車2a,3a,4aの
すべり機構としてスプラインの代りにすべりキ
ー、ボールスプラインなどを用いてもよい。
カツプリング10はキー18を介して主軸1に
嵌入され、かつ主軸1にねじ込まれた軸ナツト1
9に依り軸方向に締切られて主軸1に固定されて
おり、主動力の伝達を行なつている。カツプリン
グ10には相手のカツプリング20が固定され、
動力伝達軸21がカツプリング20と固定されて
いて主軸1と動力伝達軸21は連結されている。
ベース22には密封して下ケーシング17が固
定され、下ケーシング17には隔壁板24を介し
て密封して上ケーシング25が固定され、上ケー
シング25にはフランジ付の円筒形軸封材26が
固定され、軸封材26はカツプリング20に固定
された円筒形の軸封材27と円筒形端部が遊嵌し
合つて軸封を行つている。ベース22には主軸1
の挿通する円筒部材29が固定され、円筒部材2
9とケーシング17及びベース22で油溜を構成
している。
駒12には円板31が固定され、円板31には
シフタ32が係合し、シフタ32は上ケーシング
25の内周の軸方向の案内に係合して軸方向に移
動可能となつており、シフタ32に固定した感応
片33が位置検出器34の中に出入りするように
なつている。位置検出器34は例えば感応片33
を導体とした差動トランスである。
つぎに本発明の翼角制御装置の作用を説明す
る。可動翼を有する流体機械の運転中は常に主軸
1やカツプリング10,20、動力伝達軸21と
共に翼角制御用操作軸5、軸ナツト7、クロスヘ
ツド6、連結棒8、ナツト9、滑りリング11及
びねじ部材14等が一体で回転する。
翼角度を一定に保持しておく場合には、電磁ク
ラツチ2cを連結し他の電磁クラツチ3c,4c
を解放しておく。主軸1の回転数をN1とすると
翼角操作力伝達軸2上の平歯車2a,2bは同一
の回転数Z12a/Z2aN1=Z14b/Z2bN1で回転し、駒12の 回転数N12=Z2a/Z12a×Z14b/Z2b×N1=N1となり駒1
2 は主軸1に対して相対回転しない。つまり翼角制
御用操作軸5は軸方向に移動しないので翼角度は
一定に保たれる。主軸1の加減速時、又は振動等
により駒12が回動しようとしても、歯車14b
−歯車2b−電磁クラツチ2c−翼角操作力伝達
軸2−歯車2aと連結されているから、駒12は
主軸1に対して相対回転しないように制動されて
いるのである。そしてこのことにより、ねじ12
d,14dのリード角を大きくし、ねじ効率を良
好ならしめることもできるのである。尚、ねじ1
2d,14dのリード角が小さいときは翼角操作
力伝達軸2及び該軸2に装着した歯車2a,2
b、電磁クラツチ2c及び該軸2を支持する軸受
15,16等を省略することもできる。
翼角制御を行なう場合には、電磁クラツチ3c
を連結し他の電磁クラツチ2c,4cを解放して
おく。翼角操作力伝達軸3上の平歯車3a,3b
は同一の回転数Z14b/Z3b×N1で回転し、駒12の回 転数N12=Z3a/Z12a×Z14b/Z3b×N1>N1となり、駒1
2 は主軸1に対して軸受13を介して相対回転す
る。駒12の主軸1に対する回転運動は駒12の
めねじ12dとねじ部材14上のおねじ14dに
依り軸方向運動に変換され、軸受13を介して滑
りリング11をカツプリング10上で軸方向に滑
動させ、連結棒8、クロスヘツド6を介して翼角
制御用操作軸5を軸方向に移動させ翼角度が変化
する。
電磁クラツチ4cを連結し他の電磁クラツチ2
c,3cを解放した場合には、翼角操作力伝達軸
4上の平歯車4a,4bは同一の回転数Z14b/Z4b× N1で回転し、駒12の回転数 N12=Z4a/Z12a×Z14b/Z4b×N1<N1となり駒12は主
軸 1に対して電磁クラツチ3cを連結した場合とは
逆方向に相対回転する。つまり翼角度が前記電磁
クラツチ3c作動の場合と逆方向に変化する。
尚、翼角操作時、平歯車12aは平歯車2a,
3a,4aとかみ合いながら軸方向に移動するの
であるが、歯面間に操作力に基づく歯荷重による
軸方向の抵抗は電磁クラツチの結合により駆動さ
れる平歯車3a,4aの何れかと平歯車12a間
にのみ生じ微少であり、軸方向移動速度も遅いか
ら操作動力の損失はわずかである。
翼角操作力としての軸方向推力は駒12のめね
じ12dとねじ部材14のおねじ14dのねじ面
で担持される。つまり翼角操作力は主軸1にて支
持される。このようにして駒12の移動につれて
円板31も従動し、シフタ32は上ケーシング2
5の案内を上下し、感応片33は移動する。位置
検出器34は感応片33の位置を検知し、図示さ
れない制御回路を介して感応片33の位置即ち翼
角制御操作軸5の位置は表示され、該操作軸5の
位置に対応して翼角が判明する。
以上の説明で明らかだと思われるが実施例は駒
の平歯車12aとねじ部材の平歯車14bとを連
結するのに主軸1に平行な翼角操作力伝達軸2,
3,4に備える平歯車2a,3a,4aを平歯車
12aにかみ合せ、同軸2,3,4上の平歯車2
b,3b,4bを平歯車14bとかみ合せ、平歯
車2a,3a,4a夫々と平歯車2b,3b,4
b間に電磁クラツチを介在させたが、本発明は主
軸回転数をN1としたとき駒12の回転数N2がN2
>N1又はN2<N1で回動するような歯車比で平歯
車12aと14bを選択的に連結できればよいの
であり、歯車列は実施例に限定されるものではな
い。実施例では歯車歯数が少くてすみ好適であ
る。
なお、翼角操作力伝達軸2,3,4すなわち平
歯車2a,3a,4aは平歯車12aの外周に等
間隔に配置せず、第8図に示すように片寄せて配
置してもよい。また、以上の実施例では翼角制御
装置を流体機械の主軸の回りに設けたが、この代
りに原動機(水車の場合には発電機)の軸の回
り、例えば流体機械側と反対側の軸端部に設けて
もよい。
本発明では可動翼を備えた流体機械の回転軸上
に翼角制御の為の機械的作動手段を設けたので、
回転軸の推力軸受には翼角操作力が作用せず該推
力軸受を小型化できる。又、既設の固定翼ポンプ
を可動翼化する場合、スラスト軸受の変更が不要
なのでポンプ駆動の主モータを変更することなし
に可動翼化を達成できる。駒の回転軸に対する相
対回転をねじ対偶を用いて軸方向運動に変換して
いるので、翼が受ける流体力により翼角制御用操
作軸が推力を受けてもねじの摩擦に依り駒は回転
しない。つまり翼角制御動作時以外は翼角を一定
に保つ為に動力を必要としない。
翼角操作動力を回転軸より伝達しているので、
翼角操作用の駆動機が不要である。
【図面の簡単な説明】
図面は何れも本発明の実施例を示すもので第1
図は第5図のA−A断面図、第2図は第6図のB
−B断面図、第3図は第1図の一部拡大図、第4
図は第2図の拡大図、第5図は第1図のC−C断
面図、第6図は第1図のD−D断面図、第7図は
第1図、第2図の一部を示す他の実施例の断面
図、第8図は本発明の他の実施例の第5図と同様
の断面図である。 1……主軸、2,3,4……翼角操作力伝達
軸、2a,2b,3a,3b,4a,4b,12
a,14b……平歯車、2c,3c,4c……電
磁クラツチ、2e,3e,4e……軸受、5……
翼角制御用操作軸、6……クロスヘツド、7……
軸ナツト、8……連結棒、9……ナツト、10…
…カツプリング、11……滑りリング、12……
駒、12d……めねじ、13……軸受、14……
ねじ部材、14d……おねじ、15,16……軸
受、17……下ケーシング、18……キー、19
……軸ナツト、20……カツプリング、21……
動力伝達軸、22……ベース、23……ラジアル
軸受、24……隔壁板、25……上ケーシング、
26,27……軸封材、28……つば、29……
円筒部材、31……円板、32……シフタ、33
……感応片、34……位置検出器、41……コ
ア、42……軸受、43……電磁石、44……ア
ダプタ、45……アマチユア、46……摩擦板。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 可動翼を備えた流体機械の中空の主軸中に翼
    角制御用操作軸を貫通させて設け、該操作軸を軸
    方向に移動させることに依つて翼角度を制御する
    装置において、駆動機もしくは被動機の主軸上に
    設けたねじと係合するねじを備え軸受を介して滑
    りリングに対して回転自在で軸方向に連結された
    駒と、主軸に設けられた第一の歯車と、駒に設け
    られた第二の歯車と、第一の歯車と第二の歯車と
    を断接可能なクラツチを介して第一の歯車の回転
    数N1、第二の歯車の回転数N2としたときN1
    N2およびN1>N2の何れかにて第二の歯車が回転
    する歯数比を持つて連結する歯車装置と、翼角制
    御用操作軸に剛に連結された軸方向移動自在かつ
    主軸に対して回転不可能な滑りリングとからなる
    流体機械の翼角制御装置。 2 歯車装置は第一の歯車と第二の歯車の周上二
    個所に配され夫々2個の歯車を主軸と平行な軸上
    に有し、それらの歯車はそれぞれ第一の歯車と第
    二の歯車にかみ合つている特許請求の範囲第1項
    記載の流体機械の翼角制御装置。
JP58214784A 1983-11-14 1983-11-14 可動翼を備えた流体機械の翼角制御装置 Granted JPS60108569A (ja)

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JPS60108569A JPS60108569A (ja) 1985-06-14
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009148008A1 (ja) 2008-06-03 2009-12-10 株式会社村田製作所 圧電マイクロブロア

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